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2024年考研数学(一)考试试题 - 第15题回答
线性代数
发布于2026年4月16日 02:54
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a>=0


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答为“a>=0”。

题目要求对任意实向量 \(\alpha, \beta\),不等式 \((\alpha^{T}A\beta)^{2}\leq\alpha^{T}A\alpha\cdot\beta^{T}A\beta\) 都成立。这个不等式是柯西-施瓦茨不等式(Cauchy-Schwarz Inequality)的形式。对于任意向量,该不等式成立的条件是二次型 \(\alpha^T A \alpha\) 是半正定的,即矩阵 \(A\) 是半正定矩阵。

计算矩阵 \(A\):
\(A = \begin{pmatrix} a+1 & a \\ a & a \end{pmatrix}\)。

判断其半正定性:
1. 顺序主子式法:
一阶顺序主子式:\(a+1 \ge 0\)。
二阶顺序主子式(行列式):\(\det(A) = (a+1)a - a^2 = a^2 + a - a^2 = a\)。
对于实对称矩阵 \(A\) 半正定,需要所有顺序主子式非负,即 \(a+1 \ge 0\) 且 \(a \ge 0\)。由 \(a \ge 0\) 可推出 \(a+1 > 0\),因此条件即为 \(a \ge 0\)。

学生给出的答案“a>=0”与标准答案 \([0, +\infty)\) 在实数范围内表示的含义完全一致。因此答案正确。

根据题目要求,本题为填空题,正确则给5分,错误则给0分,禁止给步骤分。学生答案正确,故得5分。

题目总分:5分

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